desktopowe systemy operacyjne · modelu komputera osobistego. 12 sierpnia 1981 wypucia na rynek...
Post on 26-May-2020
8 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Technologie InformacyjneDesktopowe Systemy Operacyjne
Adam Krasuski
Szkoła Główna Służby PożarniczejZakład Informatyki i Łączności
November 14, 2016
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
1 Komputer IBM PC
2 Oprogramowanie Systemowe
3 System Operacyjny
4 Funkcje OS
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Pierwsze komputery osobiste
5 czerwca 1977 roku firma Apple Computer wypuściła na rynek komputer Apple ][. Pierwszy komputer osobisty, który zyskał ogromną popularność.
Apple ][ był pierwszym komputerem, w którym zadbano o wygląd zewnętrzny. Posiadał kolorową kartę graficzną oraz generator dzwięku. Bardzo dobra dokumentacja, powodowała, że był on wykorzystywany przez szerokie grono odbiorców.
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Pierwsze komputery osobiste
Firma IBM pozazdrościła sukcesu Apple Computer i zleciła opracowanie własnego modelu komputera osobistego.12 sierpnia 1981 wypuściła na rynek komputer o nazwie IBM PC, przeznaczony do użytku domowego.
W komputerze IBM PC zastosowano otwartą architekturę, co oznacza, iż komputer mógł być składany z części różnych producentów. Za synchronizację tych urządzeń odpowiedzialny był BIOS. IBM udostępnił pełną dokumentację BIOSu dzięki temu mógł być on klonowany przez inne firmy.
Obecne komputery PC są kontynuacją architektury IBM PC
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Płyta główna
Jednym z podstawowych komponentów komputerów klasy PC jest płyta główna. Stanowi ona platformę na której umieszcza się wszystkie elementy zestawu komputerowego. Dodatkowo na płycie głównej montowane są układy scalone (chipset), których zadaniem jest integracja oraz zapewnienie współpracy tych elementów.
Podstawowymi komponentami chipsetu są:- kontroler CPU;- kontroler pamięci RAM;- kontroler pamięci cache;- kontrolery magistral PCIE, AGP, itp.Dodatkowo chipset może zawierać:- kontrolery IDE, SCSI, SAS;- kontroler zegara rzeczywistego;- kontroler układów wejścia/wyjścia;
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Płyta główna
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Architektura płyty głównej
NORTHBRIDGE
SOUTHBRIDGE
AGP/PCI-E Bus
Frontside Bus
ATA/SATA Bus
Memory Bus
PCI Bus
gfx
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Magistrala PCI
PCI jest magistralą służącą do podłączania urządzeń do płyty głównej w postaci:
a) układów scalonych montowanych na płycie b) kart rozszerzeń (karta graficzna, sieciowa, dźwiękowa, itp.)
Specyfikacja PCI 2.3 (Intel, 2002 r.):Szerokość: 64 bittyp: równoległaPrędkość: 532MB/s
NORTHBRIDGE
SOUTHBRIDGE
Frontside Bus
ATA/SATA Bus
Memory Bus
PC
I Bu
s gfx
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
AGP/PCI-E
W związku ze zorientowaniem komputerów
na grafikę 3D pojawił się problem przesyłania rosnącej
liczby danych graficznych obciążoną magistralą PCI.
W 1997 Intel wprowadził magistralę AGP łączącą kartę
graficzną z pamięcią i procesorem poprzez North
Bridge.
Specyfikacja:
AGPx1 ... AGPx8
32 bit 32 bit 66 MHz 533 MHz266 MB/s 2133 MB/s
NORTHBRIDGE
SOUTHBRIDGE
Frontside Bus
ATA/SATA Bus
Memory Bus
PC
I
AGP
gfx
NORTHBRIDGE
SOUTHBRIDGE
Frontside Bus
ATA/SATA Bus
Memory Bus
PC
I
gfx
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Rozwój magistral
PCI 1.0
Zwiększ licznik rozkazów
Zdekoduj rozkaz
PCI 2.0
PCI ...
PCI-X
AGP
PCI-E 1.0
PCI-E 4.0
4 GB/s
2 GB/s
2 GB/s
16 GB/s
PCI-E ...
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
PCI vs PCI-E
SOUTHBRIDGE
PCI
gfx
SWITCH
gfx
AGP
PCI jest przestarzałą magistralą równoległą, 32/64 bitową. Przy dużych częstotliwościach dane
stają się coraz bardziej wrażliwe na zakłócenia z sąsiednich
przewodów oraz coraz trudniejsza staje się ich
synchronizacja.
Podłączone urządzenia dzielą wspólną magistralę - tylko jedno
urządzenie może w danym momencie nadawać. Urządzenie
może w danym czasie tylko nadawać lub tylko odbierać dane. PCI-E jest nowoczesną magistralą
szeregową typu Point-to-Point. Switch zarządza kanałami po których
dowolne urządzenia mogą jednocześnie nadawać i odbierać dane (full duplex) pozwalając na
transmisję w pozostałych kanałach.
PCI-E całkowicie zastąpiła magistralę PCI.
http://arstechnica.com/articles/paedia/hardware/pcie.ars
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Budowa karty graficznej
złącze PCI-EAGPPCI
Pamięć RAM
Procesor graficzny (GPU / Graphics Processing Unit)
z dołączonym radiatorem/wentylatorem
Wyjścia DVI
D-SUBS-VIDEO
HDMI
gfx
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Budowa karty graficznej
GPU
System RAM
gfxRAM
GPU zintegrowany z płytą główną i komunikujący się z pamięcią systemową RAM jest wystarczającym rozwiązaniem dla komputerów nie wykonujących lub wykonujących
stostunkowo niewiele operacji w GPU.
Wiele programów związanych z grafiką 2D wykorzystuje CPU do wykonywania obliczeń. Wykorzystanie GPU ogranicza się wówczas do stosunkowo prostych operacji.
W przypadku grafiki 3D programiści zazwyczaj wykonują obliczenia w GPU używając specjalnych metod dostępu do sprzętu (OpenGL, Direct3D, itp.). GPU potrzebuje
wówczas szybkiego dostępu do pamięci zawierającej tekstury i inne dane obiektów.
Rynek kart graficznych napędzany jest głównie przez rynek gier komputerowych.Ok. 90% architektury GPU zorientowane jest na przetwarzanie 3D.
CPU CPU
System RAM
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Do czego wymagana jest moc obliczeniowa GPU?
Rendering to operacja przetworzenia wirtualnej sceny (3D) na postać pikseli, które można wyświetlać na ekranie monitora (2D).
Scena definiowana jest w specjalnym języku przez:
- geometrię obiektów 3D (współrzędne),
- tekstury (pokrycie obiektów),
- oświetlenie,
- ustawienia punktu widokowego (kamera).
Rendering wymaga wielu obliczeń związanych z przekształceniami geometrycznymi, nakładaniem tekstur, oświetleniem itp.
Wszystkie operacje związane z renderingiem są zazwyczaj wykonywane przez GPU.
światło
kamera
obiekt
Scena 3D
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Zwiększanie mocy obliczeniowej
SLI (ang. Scan Line Interleave bądź Scalable
Link Interface) – technologia pozwalająca na skorelowanie pracy dwóch,
trzech lub czterech kart graficznych celem
szybszego renderowania obrazu. SLI pozwala
również na wyświetlanie obrazu na więcej niż dwóch
monitorach.
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Interfejsy obsługi dysków twardych
SOUTHBRIDGE
KONTROLERDYSKU
Obecnie w komputerach klasy PC wykorzystywane są trzy interfejsy obsługi dysków:- PATA;- SATA;- SCSI;
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
SATA
SATA - jest standardowym interfejsem obsługi urządzeń pamięci takich jak dyski twarde lub DVD.
SATA jest szeregowym interfejsem umożliwiającym podłączenie urządzeń pamięci przez siedmiopinowy kabel. Maksymalna długość kabla to 1 m.Prędkości przesyłu danych:
SATA 1,5 Gb/s SATA-2 3,0 Gb/s SATA-3 6,0 Gb/s
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
SCSI/SAS
SCSI - jest standardowym interfejsem umożliwiającym łączenie urządzeń zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz komputera.
Serial Attached SCSI (SAS) - interfejs komunikacyjny, będący następcą SCSI, używany do podłączania napędów (głównie dysków twardych). Stosowany przede wszystkim w serwerach.
SAS-3: 12.0 Gbit/s, 2013 SAS-4: 24.0 Gbit/s, 2017
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
USB
USB (Universal Serial Bus) - jest standardowym interfejsem szeregowym umożliwiającym łączenie ze sobą różnych urządzeń.
Standard USB został opracowany przez firmy Microsoft, Intel, Compaq, IBM, DEC celem zastąpienia przestarzałych portów szeregowych i równoległych komputera. USB jest portem uniwersalnym i umożliwia podłączenie do komputra różnych urządzeń, np. apartu, drukarki, nośnika pamięci, itp. Maksymalna liczba urządzeń podłączonych do jednego kontrolera wynosi 127.
USB 1.0 1996 Low Speed (1.5 Mbit/s), Full Speed (12 Mbit/s) USB 2.0 2000 High Speed (480 Mbit/s) USB 3.0 2008 SuperSpeed (5 Gbit/s) USB 3.1 2013 SuperSpeed+ (10 Gbit/s)
USB Battery-Charging 1.0 2007 5 V, 1.5 A USB Power-Delivery 1 2012 20 V, 5 A USB Type-C 1.0 2014 5 V, 3 A USB Power-Delivery 2 2014 20 V, 5 A USB Type-C 1.1 2015 5 V, 3 A USB Power-Delivery 2 2015 20 V, 5 A
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Thunderbolt
Thunderbolt jest handlową nazwą interfejsu sprzętowego, który pozwala na łączenie urządzeń zewnętrznych do komputera.
Thunderbolt 1 i 2 używa takiego samego złącza jak Mini DisplayPort (MDP), natomiast Thunderbolt 3 używa USB Type-C. Thunderbolt łączy PCI Express (PCIe) oraz DisplayPort (DP) w jeden szeregowy sygnał, oraz dodatkowo zapewnia zasilanie, wszystko w jednym kablu. Za pomoc interfejsu może być połączone do jednego fizycznego złącza do 6 urządzeń. W tym celu używa się różnych topologii.
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Bluetooth
Bluetooth - jest technologią bezprzewodowej komunikacji pomiędzy różnymi urządzeniami typu: klawiatura, komputer, telefon, tablet, itp.
Bluetooth jest standardem komunikacji radiowej przeznaczonej dla urządzeń niskiej mocy i oddalonych od siebie na małe odległości.Zasięg urządzenia definiowany jest przez klasę mocy:klasa 1 - 100 mW - zasięg do 100mklasa 2 - 2,5 mW - zasięg do 10mklasa 3 - 1 mW - zasięg do 1m
1.2 1 Mbit/s 2.0 + EDR 3 Mbit/s 3.0 + HS 24 Mbit/s4.0 24 Mbit/s
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Wi-Fi
Wi-Fi (Wireless Fidelity) jest to grupa standardów opracowanych do budowy bezprzewodowych sieci komputerowych. Wi-Fi przeznaczony był do budowy lokalnych (obecnie również rozległych) sieci komputerowych opartych o komunikację radiową.
Collision
Power
Standardy: 802.11b - 11 Mbps (2.4GHz) 802.11a - 54 Mbps (5 GHz) 802.11g - 54 Mbps (2.4GHz) 802.11n - 600 Mbps (2.4GHz i 5 GHz) 802.11ac - 1300+Mbps (5 GHz)
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Oprogramowanie Systemowe
Oprogramowanie Systemowe
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Architektura Warstwowa
Hardware
driver driver driver driver
System operacyjny
Aplikacje/użytkownicy
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Sterowniki
Sterownik urządzenia
Jest oprogramowaniem komputerowym, który obsługuje lub kontrolujeokreślony typ urządzenie podłączonego do komputera. Sterownikzapewnia interfejs programowy do urządzenia fizycznego, pozwalającsystemowi operacyjnemu na dostęp do funkcji urządzenia bezkonieczności posiadania szczegółowych instrukcji jak to urządzenie mabyć użyte.
Driver
Instrukcje specyficzne dla urządzenia
Instrukcje ogólne
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
System Operacyjny
System operacyjny
Jest oprogramowaniem systemowym, które zarządza zasobamisprzętowymi oraz programowymi oraz zapewnia i udostępnia wspólneusługi dla programów komputerowych. Programy użytkowe zazwyczajwymagają systemu operacyjnego do działania.
System operacyjny
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Oprogramowanie Narzędziowe
Oprogramowanie narzędziowe
Jest oprogramowaniem systemowym, zaprojektowanym aby pomagać wanalizie, konfiguracji, optymalizacji oraz utrzymaniu komputera.
Oprogramowanienarzędziowe
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Architektura Warstwowa
Hardware
driver driver driver driver
System operacyjny
Aplikacje/użytkownicy
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
BIOS
010110
12
345
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Prostota
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Wydajność
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Zarządzanie pamięcią
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Single User Contiguous
RAMzadanie
zadanie
W danym czasie przetwarzanie było tylkojedno zadanie zajmujące całą pamięć.
1
2
zadanie
3
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Statyczne partycjonowanie
RAM
zadanie 1
zadanie 4
PART1
PART2
PART3
PART4
zadanie 2
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Dynamiczne partycjonowanie
RAM
zadanie 1 120k
zadanie 2 15k
PART1
PART2
PART3
zadanie 3 240k
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Dynamiczne partycjonowanie
RAM
zadanie 1 120k
PART1
FREE 15k
PART3
zadanie 3 240k
FREE 15k
zadanie 4 30k ?
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Stronicowanie
RAM zadanie 1 120k
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Segmentacja
RAM zadanie 1 120k
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Zarządzanie procesami
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Procesy
proces 1 120k
proces 2 15k
proces 3 240k
40
30
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Kolejkowanie
CPU
P1
P6
P4P5
P3
P2Algorytm szeregujący
P2P4P1
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Kolejkowanie - FCFS
CPU
P2P4 P3
P1
P6 P5
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Kolejkowanie - Round Robin
CPU
P2
P4 P3
P1
P6 P5
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Zarządzanie urządzeniami
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Funkcje managera urządzeń
1. Monitorowanie statusu urządzeń2. Utrzymanie polityki przydziału urządzeń3. Przydzielanie urządzeń procesom4. Zwalnianie urządzeń przez procesy
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
2. Współdzielone
1. Dedykowane
Grupy urządzeń
3. Wirtualne
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Obsługa systemu plików
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Sieć
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Zarządzanie kontami użytkowników
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Podział OS
Windows Mac OS android
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
Komputer IBM PC Oprogramowanie Systemowe System Operacyjny Funkcje OS
Podział OS
Wspólny sposób interakcji
Adam Krasuski Technologie Informacyjne
top related